资料缺乏地区水功能区纳污能力计算——以都匀市清水江为例

水功能区限制纳污红线的确立是实行最严格水资源管理制度的重要组成部分。然而在河流纳污能力量化的过程中往往因为流量、流速等数据的缺失或不足导致计算结果不够准确。SWAT分布式水文模型可以通过DEM生成河网并结合气象等数据计算出河道的流量和流速,模型的这一优势能够很好地解决目标河道水文资料缺乏的问题。以黔南州都匀市清水江为例,通过构建SWAT模型和一维水质模型计算出该河流各个水功能区的纳污能力,研究结果可为该河流的水污染总量控制提供数据支撑。     

卷盘式喷灌机卷盘驱动负载计算与分析

为优化卷盘式喷灌机驱动结构,研制高效卷盘喷灌机驱动器,需要对卷盘式喷灌机的卷盘负载情况进行计算和分析。为此,以软管牵引式卷盘喷灌机为对象,建立了卷盘负载转矩计算的物理模型,理论推导了在运行时的卷盘负载转矩数学计算模型。以JP50和JP75型卷盘式喷灌机为例,按推导所得数学模型进行计算,得到了运行时卷盘负载转矩随已回卷PE管长度的变化规律和估计值。计算结果表明:JP50型卷盘式喷灌机运行时最大负载转矩约为960N·m,JP75型为6 001N·m;卷盘负载转矩随已回卷长度的增加而减小,且当卷盘回卷半径变化时,负载转矩将突然变大;负载转矩的大小和变化规律只与喷灌机的参数和运行条件有关,与运行时的速度无关。     

区域农业水资源恢复力可变模糊评价模型

区域农业水资源系统是与自然及人类活动紧密联系的复杂适应系统,不断与周围环境发生物质、能量和信息因素方面的交换和作用。以黑龙江省农垦红兴隆管理局12个农场为研究基点,运用主成分-相关分析法筛选评价指标,构建农业水资源恢复力评价指标体系,采用CRITIC法确定指标权重,结合可变模糊模型评价方法对其农业水资源系统恢复力进行评价,并利用ArcGIS技术对其进行分区,结果表明:双鸭山、八五三、北兴和八五二农场的农业水资源恢复力为Ⅱ级,饶河、二九一、五九七、红旗岭、友谊、江川、宝山和曙光的农业水资源恢复力为Ⅲ级。研究成果揭示了当地农业水资源系统力恢复情况,为农业水资源系统恢复力研究提供了一种新的研究模式。     

基于RAGA的PPC模型在黑土区玉米调亏灌溉评价中的应用

调亏灌溉作为一种行之有效的节水灌溉方式,对黑土区农业水资源的可持续高效利用具有重要意义。而调亏灌溉方案的优劣取决于它的综合效果,难以直观评价。以2013年在黑龙江省红星农场进行的玉米调亏灌溉技术效应的试验研究为基础,选取了8个评价指标,采用投影寻踪分类模型(PPC),利用基于实数编码的加速遗传算法(RAGA)优化其投影方向,根据投影函数值得到各评价指标对综合评价的贡献大小对不同调亏处理的各项指标进行排序。结果表明:苗期水分调亏程度为田间持水量60%的处理为最佳调亏灌溉方案,产量和水分利用效率比适宜调亏灌溉处理分别提高了2.11%和6.42%。研究结果可为黑土区玉米灌溉管理提供科学依据。     

径流资料缺乏地区水资源配置研究——以都匀市为例

水资源合理配置是解决水资源分配不均,缓解水资源供需矛盾,提高水资源利用效率的有效途径。然而由于缺乏实测径流资料,区域无法合理量化乃至分配水资源,造成缺乏与浪费并存的现象。为此,以都匀市为例,利用清水江下游黔南州下司水文站的实测资料构建了SWAT分布式水文模型,通过相关系数及纳西效率系数验证了模型的精度,得到了可用作水资源配置基础资料的都匀市境内各干支流长系列流量数据。通过量化水资源系统中各部门的供需并连接相关关系,建立了基于水量平衡的WEAP水资源配置模型,并预测了现状2010年至远景2030年的区域水资源供需平衡情况。结果表明:针对径流资料缺乏地区,应用水文模型模拟径流数据进行水资源配置的方法,能够定量分析不同供需情况下的水资源分配矛盾,可以为区域水资源管理及社会可持续发展规划提供指导。     

微分响应在降雨误差修正中的应用

误差修正是实时洪水预报研究和应用中的重要内容,从修正模型降雨输入角度出发,提出了一种基于微分响应的降雨误差修正方法,并通过实例论证了该方法修正降雨量的适用性。该方法通过计算降雨所对应模型的微分响应来修正降雨,从而修正出口断面流量过程。将该修正方法结合新安江模型,对闽江建阳流域的19场历史洪水进行了有效性检验,结果表明:此方法对洪量、洪峰的修正效果明显,且能够显著提高洪水预报的合格率,修正后合格率由63.2%提高到94.7%。     

APSIM模型对宁夏海原地区草田轮作系统的适应性

为验证APSIM模型对宁夏海原地区草田轮作系统的适用性,基于10年生苜蓿(Medicago sativa)与小麦(Triticum aestivum)、谷子(Oryza sativa)草田轮作试验数据和同期气象资料,运用APSIM模型对系统进行了模拟。通过试错法和文献记载完成了苜蓿、小麦和谷子几个品种的参数本地化。用统计和图形校验方法评价了APSIM模型模拟结果的可靠性和准确性。结果表明,谷子-小麦-小麦(MWW)、小麦-谷子-小麦(WMW)、谷子-谷子-小麦(MMW)、谷子-小麦-谷子(MWM)、小麦-谷子-谷子(WMM)、小麦-小麦-谷子(WWM)6种轮作方式下产量实测值和模拟值的决定系数R2值范围在0.83至0.98之间,D值范围在0.94至0.99之间,表现出了良好的相关性和一致性。土壤含水量实测值和模拟值的决定系数R2值范围在0.52至1之间,D值范围在0.92至0.97之间,相关性和一致性表现良好。表明APSIM模型对宁夏海原地区苜蓿与小麦、谷子轮作具有较好的模拟能力,可以用来模拟分析该地区草田轮作系统生产潜力和土壤水分动态,对该地区气候变化影响下草田轮作的优化管理具有一定指导意义。     

基于PSR模型的兰州市土地生态安全时空差异评价

研究了兰州市2006~2013年土地生态安全的时空差异。主要依据PSR模型建立评价指标体系,运用熵权法与综合评价法对不同时期兰州市及各县区土地生态安全状况进行分析。结果表明:(1)兰州市土地生态安全由2006年的"恶劣"状态转变为2013年的"良好"状态;(2)土地生态压力指数从0.176下降为0.145,土地生态状态与土地生态响应指数分别从0.063、0.160提升到0.295、0.290;(3)区域内空间分布差异较为明显,土地生态状态改善与响应增强主要集中在土地生态压力过大的地方。据此可知,兰州市土地生态结构和功能基本完善,已步入良好阶段,但是各县区土地生态空间分布差异较大。     

放牧管理模式对高寒草甸草原土壤养分特征的影响

为探讨不同放牧管理模式下高寒草甸草原土壤养分特征的变化,对青藏高原东缘禁牧(NG)、全生长季休牧(RG)、传统夏季休牧(TG)和连续放牧(CG)4种放牧管理模式下高寒草甸草原土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量进行测定和分析。结果表明:(1)NG显著增加了0~30cm土层有机质含量,RG和TG显著增加了0~20cm土层有机质含量;(2)NG,RG和TG显著提高了高寒草甸草原0~30cm土层全氮含量和20~30cm土层速效氮含量,而降低了0~10cm土层的速效氮含量;(3)NG,RG和TG显著提高了高寒草甸草原0~30cm土层全磷和速效磷含量;(4)不同模式放牧对高寒草甸草原土壤全钾含量无显著影响,但总体上,NG,RG和TG高于CG;NG,RG和TG降低了0~10cm土层速效钾含量,而显著增加了10~30cm土层速效钾含量。连续放牧使土壤养分流失严重,从而导致土壤肥力降低,而禁牧和季节性休牧能有效增加青藏高原东缘高寒草甸草原土壤的养分含量,是该区和类似区域草地放牧管理的理想选择。     

干旱胁迫对3种冷季型草坪草光谱反射率及生理特征的影响

为探讨高光谱分析技术在草坪草水分监测上的应用,以草地早熟禾、高羊茅、多年生黑麦草为试验材料,测定了干旱胁迫下3种冷季型草坪草生理指标及光谱反射率。结果表明:随着干旱胁迫程度的加深,供试草坪草叶片相对含水量和叶绿素含量显著下降(P0.05),丙二醛含量、脯氨酸含量及敏感波段的(550和760 nm)的光谱反射率显著上升(P0.05),3种草坪草抗旱性能的强弱顺序为:高羊茅多年生黑麦草草地早熟禾。3种草坪草敏感波段光谱反射率(R_(550 nm),R_(760 nm))及高光谱参数(Rg,R0,GNDVI)与生理指标间呈显著或极显著相关,以R_(550 nm)与生理指标间的相关系数绝对值最大。同时R_(550 nm)构建了供试草坪草生理指标的估测模型,经检验,模型估测值与实测值相关性达显著或极显著水平。